细胞是生物体的基本结构和功能单位，对特定细胞位置的理解至关重要。解析组织空间异质性及其分子空间表达模式的空间组学，成为生命科学研究的关键前沿技术。其多组学的广度扩展和高通量检测的深度，为各研究领域的热点问题带来了新的发现和见解。
目前空间组学按照技术路线可分为基于捕获测序（Sequencing-based spatial transcriptomics，sST）和基于成像（imaging-based spatial transcriptomics，iST）两大类。基于NGS的空间组学方法可进行全转录组范围内的捕获，且部分方法可拓展至多组学，但缺乏真正的单细胞分辨率，而且检测效率较低、成本较高、批间差异较大；基于成像的空间组学方法具有亚细胞分辨率，且捕获效率高，部分方法兼容多组学，但大多数方法为靶向空间组，全转录组模式下捕获效率较低，多轮成像光毒性大，高密度信号解析困难。
今天给大家介绍一种新型空间组学技术MiP-seq，这项技术将为科研人员提供一种全新的工具，助力揭示生物分子的空间分布及其相互作用，推动基础研究与临床应用的深度融合。
MiP-seq是一种可集成转录组、基因组、蛋白组、小分子、功能组等多维成像的新型空间组学方法，采用双条形码锁式探针设计和双端测序策略，技术原理以荧光编码的方式实现高通量，原位测序实现生物分子的检测，具备细胞和组织样本中几百个基因的单细胞、单碱基分辨率空间转录组谱绘制能力，为研究细胞功能和组织结构提供了强有力的工具。
MiP-seq的技术原理及流程示意图
1、 锁式探针设计与双条形码编码策略：独特的探针设计可在DNA 和 RNA水平实现单碱基点突变原位检测；双条码编码能够实现少轮次实现高通量，大幅降低测序和成像成本，显著缩短成像时间，从而最大限度减少光毒性；
2、 高效检测效率：与传统的原位测序方法相比，对特定基因的检测效率可高达56-96%（相较于smFISH的HCR3.0）；
3、 单细胞分辨率：MiP-seq技术具备真正的单细胞和单碱基分辨率，显著高于目前商业化各种空间组学捕获测序技术的分辨率；
4、 广泛适用性：MiP-seq适用于各类样本（包括细胞样本、冰冻样本和石蜡样本），极大地方便了不同研究领域的应用。
5、 真实3D结构：除大视野下全脑范围内的成像图谱绘制外，能够实现真正3D结构下分子空间构筑。
6、 整合多组学：该技术不仅限于转录组水平，还可扩展至基因组和蛋白组，允许研究人员在同一实验中获得丰富的多组学数据，实现多组学层次的生物分子空间景观。
7、 兼容功能学：能够与小分子标记、钙成像、拉曼成像等其他成像技术巧妙耦合，提供特征显微解剖结构区域多种生物大分子的全景图谱；能集病理诊断、NGS诊断与FISH分子诊断与一身。
3D结构下脑组织基因表达谱空间构筑
MiP-seq技术打破了传统技术瓶颈，以亚细胞、单碱基分辨率同时实现了DNA、RNA及蛋白的空间多组学检测，并具备在组织原位高通量识别SNP的能力；在多类组织切片及整个组织中完成了大视场、厚组织的超高分辨成像；高保真还原了组织微景观的空间分子构筑。同时能够与钙成像及拉曼成像的多模态整合，实现组织结构中特定细胞的基因表达谱与神经元活动及细胞生化指纹图谱之间的关联分析，开启了细胞功能探索的新型研究模式。此外，可联合单细胞测序获得更精细、更实用的空间转录组，弥补目前主流空间转录组技术的缺陷。
单细胞测序细胞类群在空间上的位置的映射
技术文章于2024年05月14日在国际期刊《Nature Biomedical Engineering》在线发表：“Spatial multi-omics at subcellular resolution via high-throughput in situ pairwise sequencing”。鲲羽生物现已为多个科研单位提供技术服务，助力客户在 Cell、Nat Genet、Neuron、Nat Plants、Dey cell、Nat Commun、SciAdv、Elife 等国际一流期刊发表多篇文章。
技术服务“靶向空间组MiP-seq”广泛应用于个体发育、疾病发展机制、肿瘤发生发展、病原感染进程等领域，将持续助力科学研究及精准诊断。